Проектирование Нижнекубанской ГЭС на реке Кубань. Задачи и состав натурных наблюдений на проектируемой ГЭС в период эксплуатации
|
Сокращенный паспорт Нижнекубанского гидроузла 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Общие сведения 8
1.1 Природные условия 8
1.1.1 Климатические условия 8
1.1.2 Гидрологические условия 8
1.1.3 Геологические и сейсмические условия 9
1.1.4 Населенность района 9
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 9
2 Водно-энергетические расчеты 10
2.1 Выбор расчетных гидрографов при заданной обеспеченности стока 10
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 12
2.3 Построение годовых графиков максимальной и средней мощности 14
2.4 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
ВХК 16
2.5 Баланс энергии 16
2.6 ВЭР режима работы Нижнекубанской ГЭС по маловодному году 17
2.7 Определение установленной мощности ГЭС 18
2.8 Баланс мощности 19
2.9 ВЭР режима работы Нижнекубанской ГЭС в средневодном году,
определение средней многолетней выработки 21
3 Основное и вспомогательное оборудование 23
3.1 Выбор числа и типа гидроагрегатов 23
3.2 Расчет гидротехнической металлической спиральной камеры 27
3.3 Выбор гидрогенератора 29
3.4 Выбор маслонапорной установки 29
3.5 Подъемно-транспортное оборудование 29
4 Компоновка и сооружение гидроузла 30
4.1 Выбор компоновки гидроузла и класса сооружения 30
4.2 Бетонная водосливная плотина 30
4.2.1 Определение отметки гребня бетонной плотины 30
4.2.2 Определение ширины водосливного фронта 33
4.2.3 Построение оголовка профиля водосливной грани по Кригер-
Офицерову 34
4.2.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 35
4.2.5 Расчет водобойной стенки 36
4.3 Конструирование бетонной плотины 37
4.3.1 Определение ширины подошвы плотины 37
4.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 38
4.3.3 Быки и устои 38
4.3.4 Глубинные водовыпуски 38
4.4 Конструктивные элементы нижнего бьефа 39
4.4.1 Водобои 39
4.4.2 Рисберма 39
4.5 Определение основных нагрузок на плотину 39
4.5.1 Вес сооружения 39
4.5.2 Сила гидростатического давления воды 40
4.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 40
4.5.4 Сила фильтрационного давления 40
4.5.5 Давление наносов 41
4.5.6 Волновое давление 41
4.6 Обоснование надежности плотины 42
4.6.1 Оценка прочности плотины 42
4.6.2 Обоснование устойчивости плотины 44
4.7 Конструирование грунтовой плотины 45
4.7.1 Основные элементы плотины 45
4.7.2 Фильтрационный расчет 46
4.7.3 Расчет устойчивости низового откоса 48
5 Организация и производство строительных работ 50
5.1 I этап строительства - возведение строительного канала 50
5.1.1 Расход строительного периода 50
5.1.2 Высотное положение строительного канала 50
5.1.3 Проверка пропускной способности канала 51
5.2 II этап строительства - перекрытие русла 52
5.3 III этап строительства - возведение сооружений в котловане первой
очереди 53
5.3.1 Пропуск расходов второй очереди 53
5.3.2 Пропуск максимального строительного расхода 54
5.3.3 Перемычки второй очереди 55
5.3.4 Разработка котлована первой очереди 57
5.3.5 Буровзрывные работы 59
5.3.6 Бетонные работы 60
5.3.7 Возведение грунтовой плотины 63
5.4 IV этап строительства - возведение сооружений в котловане второй
очереди 63
5.5 V этап - наращивание сооружений до проектных отметок и наполнение
водохранилища 63
6 Технико-экономические показатели 65
6.1 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 65
6.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 65
6.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 65
6.1.3 Налоговые расходы 68
6.2 Оценка суммы прибыли от реализации объемов электроэнергии и
мощности 69
6.3 Оценка инвестиционного проекта 71
6.3.1 Методология 71
6.3.2 Коммерческая эффективность 71
6.3.3 Бюджетная эффективность 72
6.4 Анализ чувствительности 73
7 Охрана труда, пожарная безопасность, охрана окружающей среды 75
7.1 Организация охраны труда 75
7.1.1 Пожарная безопасность 76
7.2 Меры безопасности при выполнении работ 77
7.3 Действия персонала в аварийных ситуациях и при несчастном случае на
производстве 78
7.4 Охрана окружающей среды 79
7.4.1 Мероприятия по охране окружающей среды в период эксплуатации 80
7.4.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 82
7.4.3 Отходы, образующиеся при строительстве 83
7.4.4 Мероприятия по обеспечения охраны окружающей среды в период
эксплуатации 84
8 Задачи и состав натурных наблюдений на проектируемой ГЭС в период
эксплуатации 86
8.1 Цели и задачи натурных наблюдений 86
8.2 Федеральный закон о безопасности ГТС 86
8.3 Организация и состав наблюдений 87
8.3.1 Основные принципы проведения натурных наблюдений 87
8.4 Проект размещения КИА 88
8.4.1 Фильтрационная КИА 88
8.4.2 Геодезическая КИА 90
8.4.3 Телеметрическая КИА 90
8.5 Состав натурных наблюдений 92
8.5.1 Фильтрационные наблюдения 92
8.5.2 Геодезические наблюдения 92
8.5.3 Телеметрические наблюдения 93
8.5.4 Визуальные наблюдения 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Данные по гидрографу в створе проектируемой ГЭС 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.
Основное и вспомогательное оборудование 100
ВВЕДЕНИЕ 7
1 Общие сведения 8
1.1 Природные условия 8
1.1.1 Климатические условия 8
1.1.2 Гидрологические условия 8
1.1.3 Геологические и сейсмические условия 9
1.1.4 Населенность района 9
1.2 Энерго-экономическая характеристика района 9
2 Водно-энергетические расчеты 10
2.1 Выбор расчетных гидрографов при заданной обеспеченности стока 10
2.2 Построение суточных графиков нагрузки энергосистемы 12
2.3 Построение годовых графиков максимальной и средней мощности 14
2.4 Расчет режимов работы ГЭС без регулирования с учетом требований
ВХК 16
2.5 Баланс энергии 16
2.6 ВЭР режима работы Нижнекубанской ГЭС по маловодному году 17
2.7 Определение установленной мощности ГЭС 18
2.8 Баланс мощности 19
2.9 ВЭР режима работы Нижнекубанской ГЭС в средневодном году,
определение средней многолетней выработки 21
3 Основное и вспомогательное оборудование 23
3.1 Выбор числа и типа гидроагрегатов 23
3.2 Расчет гидротехнической металлической спиральной камеры 27
3.3 Выбор гидрогенератора 29
3.4 Выбор маслонапорной установки 29
3.5 Подъемно-транспортное оборудование 29
4 Компоновка и сооружение гидроузла 30
4.1 Выбор компоновки гидроузла и класса сооружения 30
4.2 Бетонная водосливная плотина 30
4.2.1 Определение отметки гребня бетонной плотины 30
4.2.2 Определение ширины водосливного фронта 33
4.2.3 Построение оголовка профиля водосливной грани по Кригер-
Офицерову 34
4.2.4 Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе 35
4.2.5 Расчет водобойной стенки 36
4.3 Конструирование бетонной плотины 37
4.3.1 Определение ширины подошвы плотины 37
4.3.2 Разрезка бетонных плотин швами 38
4.3.3 Быки и устои 38
4.3.4 Глубинные водовыпуски 38
4.4 Конструктивные элементы нижнего бьефа 39
4.4.1 Водобои 39
4.4.2 Рисберма 39
4.5 Определение основных нагрузок на плотину 39
4.5.1 Вес сооружения 39
4.5.2 Сила гидростатического давления воды 40
4.5.3 Равнодействующая взвешивающего давления 40
4.5.4 Сила фильтрационного давления 40
4.5.5 Давление наносов 41
4.5.6 Волновое давление 41
4.6 Обоснование надежности плотины 42
4.6.1 Оценка прочности плотины 42
4.6.2 Обоснование устойчивости плотины 44
4.7 Конструирование грунтовой плотины 45
4.7.1 Основные элементы плотины 45
4.7.2 Фильтрационный расчет 46
4.7.3 Расчет устойчивости низового откоса 48
5 Организация и производство строительных работ 50
5.1 I этап строительства - возведение строительного канала 50
5.1.1 Расход строительного периода 50
5.1.2 Высотное положение строительного канала 50
5.1.3 Проверка пропускной способности канала 51
5.2 II этап строительства - перекрытие русла 52
5.3 III этап строительства - возведение сооружений в котловане первой
очереди 53
5.3.1 Пропуск расходов второй очереди 53
5.3.2 Пропуск максимального строительного расхода 54
5.3.3 Перемычки второй очереди 55
5.3.4 Разработка котлована первой очереди 57
5.3.5 Буровзрывные работы 59
5.3.6 Бетонные работы 60
5.3.7 Возведение грунтовой плотины 63
5.4 IV этап строительства - возведение сооружений в котловане второй
очереди 63
5.5 V этап - наращивание сооружений до проектных отметок и наполнение
водохранилища 63
6 Технико-экономические показатели 65
6.1 Объемы производства электроэнергии и расходы в период эксплуатации .. 65
6.1.1 Оценка объемов реализации электроэнергии 65
6.1.2 Текущие расходы по гидроузлу 65
6.1.3 Налоговые расходы 68
6.2 Оценка суммы прибыли от реализации объемов электроэнергии и
мощности 69
6.3 Оценка инвестиционного проекта 71
6.3.1 Методология 71
6.3.2 Коммерческая эффективность 71
6.3.3 Бюджетная эффективность 72
6.4 Анализ чувствительности 73
7 Охрана труда, пожарная безопасность, охрана окружающей среды 75
7.1 Организация охраны труда 75
7.1.1 Пожарная безопасность 76
7.2 Меры безопасности при выполнении работ 77
7.3 Действия персонала в аварийных ситуациях и при несчастном случае на
производстве 78
7.4 Охрана окружающей среды 79
7.4.1 Мероприятия по охране окружающей среды в период эксплуатации 80
7.4.2 Мероприятия по подготовке ложа водохранилища 82
7.4.3 Отходы, образующиеся при строительстве 83
7.4.4 Мероприятия по обеспечения охраны окружающей среды в период
эксплуатации 84
8 Задачи и состав натурных наблюдений на проектируемой ГЭС в период
эксплуатации 86
8.1 Цели и задачи натурных наблюдений 86
8.2 Федеральный закон о безопасности ГТС 86
8.3 Организация и состав наблюдений 87
8.3.1 Основные принципы проведения натурных наблюдений 87
8.4 Проект размещения КИА 88
8.4.1 Фильтрационная КИА 88
8.4.2 Геодезическая КИА 90
8.4.3 Телеметрическая КИА 90
8.5 Состав натурных наблюдений 92
8.5.1 Фильтрационные наблюдения 92
8.5.2 Геодезические наблюдения 92
8.5.3 Телеметрические наблюдения 93
8.5.4 Визуальные наблюдения 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 97
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Данные по гидрографу в створе проектируемой ГЭС 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б.
Основное и вспомогательное оборудование 100
Энергия воды (гидроэлектроэнергия) - это электрическая энергия, которая вырабатывается за счет воды. Это один из самых старых способ получения альтернативной энергии. Существует множество способов получения электрической энергии из воды.
Самый распространенный способ генерации электрической энергии воды - это гидроэлектростанции, которые используют силу потока реки, приводящую в движение турбину, имеющую жесткую связь с гидрогенератором, в которой уже непосредственно вырабатывается электричество.
Гидроэлектростанции, используя непрерывно возобновляющиеся энергетические ресурсы рек, являются высокорентабельным и долговечным источником электроснабжения народного хозяйства. Они отличаются надежностью в работе и низкой стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Высокая маневренность гидроэлектростанций и готовность их немедленно принимать нагрузку имеют особенно важное значение при работе гидроэлектростанции в энергосистеме.
Задачей бакалаврской работы является обосновать в выбранном створе реки параметры проектируемой ГЭС: установленную мощность и среднемноголетнюю выработку. Выбрать основное оборудование.
При проектировании ГЭС сначала необходимо обосновать ее целесообразность, нужна ли она в данном районе, как будет воздействовать на окружающую среду и какова будет прибыль. Целесообразность строительства станции заключается в создании станции в Карачаево-Черкесии, для покрытия пиков электропотребления и для развития инфраструктуры.
Самый распространенный способ генерации электрической энергии воды - это гидроэлектростанции, которые используют силу потока реки, приводящую в движение турбину, имеющую жесткую связь с гидрогенератором, в которой уже непосредственно вырабатывается электричество.
Гидроэлектростанции, используя непрерывно возобновляющиеся энергетические ресурсы рек, являются высокорентабельным и долговечным источником электроснабжения народного хозяйства. Они отличаются надежностью в работе и низкой стоимостью вырабатываемой электроэнергии. Высокая маневренность гидроэлектростанций и готовность их немедленно принимать нагрузку имеют особенно важное значение при работе гидроэлектростанции в энергосистеме.
Задачей бакалаврской работы является обосновать в выбранном створе реки параметры проектируемой ГЭС: установленную мощность и среднемноголетнюю выработку. Выбрать основное оборудование.
При проектировании ГЭС сначала необходимо обосновать ее целесообразность, нужна ли она в данном районе, как будет воздействовать на окружающую среду и какова будет прибыль. Целесообразность строительства станции заключается в создании станции в Карачаево-Черкесии, для покрытия пиков электропотребления и для развития инфраструктуры.
В данном проекте был запроектирован Нижнекубанский гидроузел, расположенный в Карачаево-Черкеской республике на реке Кубань.
В результате анализа исходных данных была выбрана принципиальная компоновочная схема - деривационная. Напорный фронт гидроузла образует: бетонная водосливная плотина, грунтовая глухая и отстойник. Бетонная водосливная плотина располагается в русле реки. Гидроэлектростанция с безнапорной подводящей деривацией, выполненной в виде тоннелей, протяженностью 15 км.
По результатам водно-энергетического расчета установленная мощность Нижнеубанской ГЭС была принята 54 МВт и среднемноголетняя выработка электроэнергии 73,88 млн кВт-ч.
По режимному полю была выбрана радиально-осевая гидротурбина - РО115/810-В с синхронной частотой вращения 273 об/мин. Минимальный напор - 69,7 м, расчетный напор - 71 м, максимальный напор - 78, м. Так же был выбран гидрогенератор СВ-396/85-22.
Водосливная плотина — бетонная плотина гравитационного типа с заложением низовой грани 0,7. Длиной 18 ми высотой 12,2 м. Плотина оборудована 2 водосбросными пролётами шириной по 3 м. Для гашения энергии устраиваем водобойную плиту толщиной 70 см. Грунтовая глухая плотина - длиной 62 м и высотой 12,2 м.
Были произведены расчеты плотины на прочность и устойчивость, результаты показали, что условия соблюдаются.
Для создания котлована под строительство бетонной плотины предлагается: пропуск строительных расходов осуществлять через строительный канал.
Были рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС, а так же перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период строительства и эксплуатации гидроузла.
По результатам технико-экономических расчетов можно сделать вывод, что проект окупится еще до его окончания, так как срок проекта составляет 240 месяца (20лет), а период окупаемости - 112 месяцев (9,3 лет). Себестоимость эл.энергии составляет 0,61 руб/Квт-ч. Удельные капиталовложения 2599,2 руб/Квт.
Проект «Нижнекубанской ГЭС на реке Кубань», с установленной мощностью 54 МВт экономически оправдан.
Карачаево-Черкесия обладает богатейшими гидроэнергетическими ресурсами. Их экономический потенциал оценивается в 11 млрд кВт/ч годовой выработки, но в настоящее время освоено лишь около 15%. Проектируемая Нижнекубанская ГЭС увеличит производство электроэнергии и позволит частично снизить проблему энергодефицита.
В результате анализа исходных данных была выбрана принципиальная компоновочная схема - деривационная. Напорный фронт гидроузла образует: бетонная водосливная плотина, грунтовая глухая и отстойник. Бетонная водосливная плотина располагается в русле реки. Гидроэлектростанция с безнапорной подводящей деривацией, выполненной в виде тоннелей, протяженностью 15 км.
По результатам водно-энергетического расчета установленная мощность Нижнеубанской ГЭС была принята 54 МВт и среднемноголетняя выработка электроэнергии 73,88 млн кВт-ч.
По режимному полю была выбрана радиально-осевая гидротурбина - РО115/810-В с синхронной частотой вращения 273 об/мин. Минимальный напор - 69,7 м, расчетный напор - 71 м, максимальный напор - 78, м. Так же был выбран гидрогенератор СВ-396/85-22.
Водосливная плотина — бетонная плотина гравитационного типа с заложением низовой грани 0,7. Длиной 18 ми высотой 12,2 м. Плотина оборудована 2 водосбросными пролётами шириной по 3 м. Для гашения энергии устраиваем водобойную плиту толщиной 70 см. Грунтовая глухая плотина - длиной 62 м и высотой 12,2 м.
Были произведены расчеты плотины на прочность и устойчивость, результаты показали, что условия соблюдаются.
Для создания котлована под строительство бетонной плотины предлагается: пропуск строительных расходов осуществлять через строительный канал.
Были рассмотрены мероприятия организации безопасности ГТС, а так же перечислены мероприятия по охране окружающей среды в период строительства и эксплуатации гидроузла.
По результатам технико-экономических расчетов можно сделать вывод, что проект окупится еще до его окончания, так как срок проекта составляет 240 месяца (20лет), а период окупаемости - 112 месяцев (9,3 лет). Себестоимость эл.энергии составляет 0,61 руб/Квт-ч. Удельные капиталовложения 2599,2 руб/Квт.
Проект «Нижнекубанской ГЭС на реке Кубань», с установленной мощностью 54 МВт экономически оправдан.
Карачаево-Черкесия обладает богатейшими гидроэнергетическими ресурсами. Их экономический потенциал оценивается в 11 млрд кВт/ч годовой выработки, но в настоящее время освоено лишь около 15%. Проектируемая Нижнекубанская ГЭС увеличит производство электроэнергии и позволит частично снизить проблему энергодефицита.
